JP2532210B2 - Radiant tube type heating device - Google Patents
Radiant tube type heating deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の属する技術分野 この発明は鋼材の熱処理炉や一般の焼成炉のような加
熱炉に用いるためのラジアントチューブ形式の加熱装置
に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radiant tube type heating device for use in a heating furnace such as a heat treatment furnace for steel materials and a general firing furnace.
従来の技術 従来は、鋼材の熱処理炉や一般の焼成炉に用いる加熱
源は、重油やガス、あるいは電熱による直接加熱形式の
ものが一般的であった。2. Description of the Related Art Conventionally, a heating source used in a heat treatment furnace for steel materials and a general firing furnace is generally a direct heating type using heavy oil, gas, or electric heat.
しかし、このような加熱形式のものは炉内の雰囲気温
度を一定にし難いため、近年は、ラジアントチューブ形
式の加熱装置を用いて、炉内の雰囲気を一定に保つ傾向
が強まってきた。However, since it is difficult for such a heating type to keep the atmospheric temperature in the furnace constant, in recent years, there has been an increasing tendency to keep the atmosphere in the furnace constant using a radiant tube type heating device.
そのようなラジアントチューブ形式の加熱装置にあっ
ては、外側チューブだけを設けたものと、外側チューブ
と内側チューブとを組合せて設けたものが提案され、実
際にも使用されている。As such a radiant tube type heating device, one provided with only an outer tube and one provided with a combination of an outer tube and an inner tube have been proposed and are actually used.
通常、内側チューブも外側チューブも、耐熱鋼や、実
開昭58-119020号公報に記載されているように炭化珪素
質耐火物で形成されているのが一般的である。たとえ
ば、Ni−Cr鋼を主体とした耐熱鋼や、Si3N4 Bonded Si
Cや、Clay Bonded Si Cなどが使用されている。Usually, both the inner tube and the outer tube are made of heat-resistant steel or a silicon carbide refractory as described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-119020. For example, heat-resistant steel mainly composed of Ni-Cr steel and Si 3 N 4 Bonded Si
C and Clay Bonded Si C are used.
発明が解決しようとする課題 従来のラジアントチューブ形式の加熱装置にあって
は、特に温度の変化が激しい部分に使用する際に、耐熱
衝撃性に多くの問題があった。耐熱鋼の場合には特に内
側チューブの酸化が激しく、スケールが発生し、穴詰り
や変形が生じ易く、通例、耐用寿命は３ケ月〜６ケ月に
すぎなかった。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In a conventional radiant tube type heating device, there are many problems in thermal shock resistance, especially when used in a portion where temperature changes drastically. In the case of heat-resistant steel, the inner tube was particularly oxidized, scales were generated, and the holes were easily clogged and deformed, and the service life was usually only 3 to 6 months.
また、Si3N4またはClay Bonded Si Cの場合には、ラ
ジアントチューブが酸化し易く、酸化により生成したSi
O2相やそれ自体に含まれるガラス相が原因となってクリ
ープ変形や割れ等が発生し、耐用寿命はせいぜい約６ケ
月〜１年にすぎなかった。In the case of Si 3 N 4 or Clay Bonded Si C, the radiant tube is easily oxidized and
Creep deformation and cracking occurred due to the O 2 phase and the glass phase contained in the O 2 phase, and the useful life was only about 6 months to 1 year.
この発明は前述のような従来技術の諸欠点を解消し
て、耐用寿命を長くすることの出来るラジアントチュー
ブ形式の加熱装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radiant tube type heating device which can solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and can prolong the service life.
課題を解決するための手段 前述の目的を達成するために、この発明は加熱炉に用
いるラジアントチューブ形式の加熱装置において、外側
チューブと内側チューブの少なくとも一方の全体が、炭
化珪素にアルミ（Al）系の焼結助剤を加えて形成したSi
O2の介在しない結合組織、または、炭化珪素にホウ素
（Ｂ）系の焼結助剤を加えて形成したSiO2の介在しない
結合組織になってから、炭化珪素が85〜97重量％で、焼
結助剤が３〜15重量％であり、内側チューブに小さな穴
を数多く形成し、内側チューブの中で発生した熱を外側
チューブに伝達し易くしたことを特徴とするラジアント
チューブ形式の加熱装置を要旨としている。Means for Solving the Problems In order to achieve the aforementioned object, the present invention is a radiant tube type heating device used in a heating furnace, wherein at least one of the outer tube and the inner tube is entirely made of silicon carbide and aluminum (Al). Si formed by adding a system sintering aid
After forming a connective structure without O 2 or a connective structure without SiO 2 formed by adding a boron (B) -based sintering additive to silicon carbide, silicon carbide is 85 to 97% by weight, Radiant tube type heating device characterized in that the sintering aid is 3 to 15% by weight, many small holes are formed in the inner tube, and heat generated in the inner tube is easily transferred to the outer tube. Is the gist.
発明の実施の形態 この発明は、外側チューブだけを設けたラジアントチ
ューブ形式の加熱装置と、外側チューブと内側チューブ
とを組合わせたラジアントチューブ形式の加熱装置との
両方を対象としており、いずれにおいても、外側チュー
ブまたは内側チューブの少なくとも一方の全体が炭化珪
素にアルミ（Al）系またはホウ素（Ｂ）系の焼結助剤を
加えて形成したSiO2の介在しない結合組織になってい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is directed to both a radiant tube type heating device provided with only an outer tube and a radiant tube type heating device in which an outer tube and an inner tube are combined, and in any case. At least one of the outer tube and the inner tube has a connective structure formed by adding an aluminum (Al) -based or boron (B) -based sintering aid to silicon carbide without interposing SiO 2 .
炭化珪素は85〜97重量％で、焼結助剤は３〜15重量％
である。85 to 97% by weight of silicon carbide and 3 to 15% by weight of sintering aid
Is.
炭化珪素および焼結助剤による結合組織による理由に
ついて説明すると、以下のとおりである。The reason for the connective structure due to silicon carbide and the sintering aid will be described below.
すなわち、従来技術の問題点は、要するに酸化により
生成したガラス相（SiO2）またはそれ自体に含まれるガ
ラス相（SiO2）によりクリープ変形が発生したり、それ
が原因で割れ現象が生じたりしていたところにある。That is, the prior art problems, short or creep deformation is generated by the glass phase produced (SiO 2) or glass phase contained in itself (SiO 2) by oxidation, it or phenomenon occurs cracking due It's where I was.
炭化珪素結合体の気孔をSiで閉塞し、炭化珪素自体の
酸化を防止することも考えられるが、Siを含浸するため
に使用温度は約1400℃が限度である。It is possible to prevent the oxidation of silicon carbide itself by closing the pores of the silicon carbide bonded body with Si, but the operating temperature is about 1400 ° C for impregnating Si.
また、Ni-Cr鋼の場合は金属であるため、耐熱に対し
て限度がある。In addition, Ni-Cr steel has a limit to heat resistance because it is a metal.
ところが、この発明のように炭化珪素およびアルミ系
またはホウ素系の焼結助剤による結合組織を設けると、
ガラス相（SiO2）の介在しない緻密な結合組織が得られ
る。そのためクリープ変形が防止出来るばかりでなく、
割れ現象も発生しなくなるのである。However, when a bond structure made of silicon carbide and an aluminum-based or boron-based sintering aid is provided as in the present invention,
A dense connective structure without a glass phase (SiO 2 ) is obtained. Therefore, not only can creep deformation be prevented, but
The cracking phenomenon does not occur either.
さらに、炭化珪素およびアルミ系またはホウ素系の焼
結助剤による自焼結とすることにより、緻密で熱伝導率
の高いものが得られる。たとえば、この発明によれば、
熱伝導率は40〜70W/m゜Kであり、炭化珪素自体の酸化を
効果的に防止出来るとともに、均一加熱が容易に出来る
のである。ちなみに従来の再結晶室SiCのラジアントチ
ューブ形式の加熱装置にあっては、酸化が激しくて、も
ろく、また従来Si3N4結合のSiCのラジアントチューブ形
式の加熱装置にあっては、熱伝導率が15〜20W/m゜Kであ
った。このことからも、この発明によるラジアントチュ
ーブ形式の加熱装置がいかに優れた熱伝導率を有するか
は明らかである。有効熱は実に60〜70％で、経済的効果
は抜群である。Further, by performing self-sintering with silicon carbide and an aluminum-based or boron-based sintering aid, a dense and high thermal conductivity can be obtained. For example, according to the present invention,
The thermal conductivity is 40 to 70 W / m ° K, which can effectively prevent the oxidation of the silicon carbide itself and facilitate uniform heating. By the way, the conventional radiant tube type heating device of SiC in the recrystallization chamber is brittle due to severe oxidation, and the thermal conductivity of the conventional radiant tube type heating device of SiC with Si 3 N 4 bond is high. Was 15 to 20 W / m ° K. From this, it is clear that the radiant tube type heating device according to the present invention has excellent thermal conductivity. The effective heat is 60-70%, and the economic effect is outstanding.
さらに、この発明にあっては、内側チューブに小さな
穴を数多く形成する。そのように小さな穴を数多く形成
すると、内側チューブの中で発生した熱を効果的に外側
チューブに伝達出来るのである。Further, in the present invention, many small holes are formed in the inner tube. By forming many such small holes, the heat generated in the inner tube can be effectively transferred to the outer tube.
この発明にあっては、炭化珪素が85〜97重量％で、前
述の焼結助剤が３〜15重量％であるが、その理由は、焼
結助剤を３〜15重量％にしたとき良好な耐用効果が得ら
れるからである。In the present invention, the content of silicon carbide is 85 to 97% by weight, and the amount of the above-mentioned sintering aid is 3 to 15% by weight. The reason is that when the sintering aid is set to 3 to 15% by weight. This is because a good durability effect can be obtained.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
実施例１ SiC粉末96重量％と、焼結助剤としてB4C1重量％と、
バインダーとしてフェノール樹脂６重量％（残炭率50
％）とを湿式混合し、さらに乾燥させてから成形用造粒
粉を得た。その造粒粉をCIP（すなわち常温ラバープレ
ス）によって内側ラジアントチューブの形状に成形し、
その後不活性雰囲気（たとえばアルゴンガス）の中で22
80℃で焼結し、内側ラジアントチューブの焼結体を得
た。この焼結体の物性を検査したところ、BST（すなわ
ち常温曲げ強さ）は4060Kg/cで、開気孔率は0.1％であ
った。Example 1 96% by weight of SiC powder and 1% by weight of B 4 C as a sintering aid,
6% by weight of phenolic resin as binder (residual carbon ratio 50
%) Was wet mixed and further dried to obtain a granulated powder for molding. The granulated powder is molded into the shape of the inner radiant tube by CIP (that is, normal temperature rubber press),
Then in an inert atmosphere (eg argon gas) 22
Sintering was performed at 80 ° C to obtain a sintered body of the inner radiant tube. When the physical properties of this sintered body were examined, the BST (that is, room-temperature bending strength) was 4060 Kg / c, and the open porosity was 0.1%.
前述の内側ラジアントチューブを実際の加熱炉にセッ
トして使用したところ、875日で内側ラジアントチュー
ブの中央部に割れが発生した。When the above-mentioned inner radiant tube was set in an actual heating furnace and used, a crack occurred in the central portion of the inner radiant tube in 875 days.
これにより、従来のNi-Cr耐熱鋼および気孔率の大き
な再結晶室SiCの内側ラジアントチューブに比較して、
この発明によれば、大幅な耐用寿命の向上が実現できる
ことが確認されたのである。As a result, compared to conventional Ni-Cr heat resistant steel and inner radiant tube of recrystallization chamber SiC with large porosity,
According to the present invention, it was confirmed that a significant improvement in service life can be realized.
実施例２ 特願昭60-131949号明細書に記載されているAlNとAl2O
3を焼結助剤とした自焼結SiCによって、実施例１と同様
の条件で内側ラジアントチューブと外側ラジアントチュ
ーブとを製造した。そして、そのような自焼結SiCから
成る外側ラジアントチューブと内側ラジアントチューブ
を実際の加熱炉に使用したところ、使用後605日目に外
側ラジアントチューブに割れが発生した。Example 2 AlN and Al 2 O described in Japanese Patent Application No. 60-131949
An inner radiant tube and an outer radiant tube were manufactured under the same conditions as in Example 1 by self-sintering SiC using 3 as a sintering aid. When the outer radiant tube and the inner radiant tube made of such self-sintered SiC were used in an actual heating furnace, cracks occurred in the outer radiant tube 605 days after use.
そこで、その外側ラジアントチューブを分析した結
果、この割れは高温時の強度に問題があることが判明し
た。そこで、そのような高温時の強度を改善するため
に、焼結助剤の添加量を可能な限り少量とした。たとえ
ば焼結助剤の添加量を３〜15重量％にした時、顕著な効
果が現れた。特に焼結助剤の添加量が約５％である時、
最大の効果を奏した。たとえば、そのような添加量のラ
ジアントチューブの内外管を実際の加熱炉に使用したと
ころ、890日間を使用しても、割れなどの現象が全く生
じなかった。ただ、約1.5mm程度のクリープ変形がみと
められたにすぎない。Then, as a result of analyzing the outer radiant tube, it was found that this crack had a problem in strength at high temperature. Therefore, in order to improve the strength at such a high temperature, the addition amount of the sintering aid is set as small as possible. For example, when the amount of the sintering aid added was set to 3 to 15% by weight, a remarkable effect appeared. Especially when the addition amount of the sintering aid is about 5%,
The maximum effect was achieved. For example, when the inner and outer tubes of the radiant tube with such an added amount were used in an actual heating furnace, no phenomenon such as cracking occurred at all even after 890 days of use. However, only about 1.5 mm of creep deformation was noticed.
さらに、焼結助剤としてホウ素を使用し、それとカー
ボン源との組合わせにした場合には、ラジアントチュー
ブの内外管は1016日間も使用したにもかかわらず、割れ
やクリープ変形等が全く発生しなかった。Furthermore, when boron was used as a sintering aid and was combined with a carbon source, even though the inner and outer tubes of the radiant tube were used for 1016 days, cracking, creep deformation, etc. occurred at all. There wasn't.
発明の効果 本発明装置におけるラジアントチューブ外側と内側チ
ューブの少なくとも一方の全体は、SiO2の介在しない結
合組織になっているためクリープ変形が発生し難く、そ
れが原因の割れ現象も防止できる。また、本発明装置に
おけるラジアントチューブは緻密で熱伝導性も大きく、
耐熱性及び耐熱衝撃性に優れている。従って、本発明装
置は、熱効率が良く耐用寿命が十分に長い。Effect of the Invention Since at least one of the outer side and the inner side of the radiant tube in the device of the present invention has a connective structure in which SiO 2 does not intervene, creep deformation does not easily occur, and the cracking phenomenon caused by that can be prevented. Further, the radiant tube in the device of the present invention is dense and has high thermal conductivity,
Excellent heat resistance and thermal shock resistance. Therefore, the device of the present invention has good thermal efficiency and a sufficiently long service life.
この発明のように炭化珪素およびアルミ系またはホウ
素系の焼結助剤による結合組織を設けると、ガラス相
（SiO2）の介在しない緻密な結合組織が得られるため、
クリープ変形が防止出来るばかりでなく、割れ現象も発
生しなくなる。By providing a connective structure with silicon carbide and an aluminum-based or boron-based sintering aid as in the present invention, a dense connective structure without a glass phase (SiO 2 ) is obtained,
Not only can creep deformation be prevented, but cracking will not occur.
さらに、炭化珪素およびアルミ系またはホウ素系の焼
結助剤による自焼結とすることにより、緻密で熱伝導率
の高いものが得られる。たとえば、この発明によれば、
熱伝導率は40〜70W/m゜Kであり、炭化珪素自体の酸化を
効果的に防止出来るとともに、均一加熱が容易に出来る
のである。その結果、この発明によるラジアントチュー
ブ形式の加熱装置は、有効熱が60〜70％で、経済的効果
は抜群である。Further, by performing self-sintering with silicon carbide and an aluminum-based or boron-based sintering aid, a dense and high thermal conductivity can be obtained. For example, according to the present invention,
The thermal conductivity is 40 to 70 W / m ° K, which can effectively prevent the oxidation of the silicon carbide itself and facilitate uniform heating. As a result, the heating device of the radiant tube type according to the present invention has an effective heat of 60 to 70% and an excellent economical effect.
さらに、この発明にあっては、内側チューブに小さな
穴を数多く形成するので、内側チューブの発生した熱を
効果的に外側チューブに伝達出来るのである。Furthermore, in the present invention, since many small holes are formed in the inner tube, the heat generated in the inner tube can be effectively transferred to the outer tube.
また、この発明にあっては、炭化珪素が85〜97重量％
で、前述の焼結助剤が３〜15重量％であるので、良好な
耐用効果が得られる。Further, in the present invention, silicon carbide is 85 to 97% by weight.
Since the above-mentioned sintering aid is 3 to 15% by weight, a good durability effect can be obtained.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−251217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−215591（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−91928（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-251217 (JP, A) JP-A-60-215591 (JP, A) Actual development Sho-60-91928 (JP, U)
Claims (1)
加熱装置において、外側チューブと内側チューブの少な
くとも一方の全体が、炭化珪素にアルミ（Al）系の焼結
助剤を加えて形成したSiO2の介在しない結合組織、また
は、炭化珪素にホウ素（Ｂ）系の焼結助剤を加えて形成
したSiO2の介在しない結合組織になっており、炭化珪素
が85〜97重量％で、焼結助剤が３〜15重量％であり、内
側チューブに小さな穴を数多く形成し、内側チューブの
中で発生した熱を外側チューブに伝達し易くしたことを
特徴とするラジアントチューブ形式の加熱装置。1. In a radiant tube type heating device used in a heating furnace, at least one of the outer tube and the inner tube is entirely made of SiO 2 formed by adding an aluminum (Al) -based sintering aid to silicon carbide. It has a non-intervening connective structure or an intervening connective structure of SiO 2 formed by adding a boron (B) -based sintering aid to silicon carbide, and the sintering aid is 85 to 97% by weight. The radiant tube type heating device is characterized in that the content of the agent is 3 to 15% by weight, and many small holes are formed in the inner tube to facilitate transfer of heat generated in the inner tube to the outer tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61084384A JP2532210B2 (en) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | Radiant tube type heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61084384A JP2532210B2 (en) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | Radiant tube type heating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62242717A JPS62242717A (en) | 1987-10-23 |
| JP2532210B2 true JP2532210B2 (en) | 1996-09-11 |
Family
ID=13829064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61084384A Expired - Fee Related JP2532210B2 (en) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | Radiant tube type heating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532210B2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6091928U (en) * | 1983-11-29 | 1985-06-24 | 旭硝子株式会社 | radiant tube |
| JPS60215591A (en) * | 1984-04-09 | 1985-10-28 | 松下電器産業株式会社 | Radiator |
| JPS60251217A (en) * | 1984-05-29 | 1985-12-11 | Nippon Steel Corp | Open type radiator for heating furnace |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP61084384A patent/JP2532210B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62242717A (en) | 1987-10-23 |
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